Morfeiinit ovat proteiineja , jotka voivat muodostaa kaksi tai useampia eri homo - oligomeeriä (morfeiinin muotoja), mutta niiden on hajottava ja muutettava muotoa muuntuakseen muotojen välillä. Vaihtoehtoinen muoto voi kokoontua toiseksi oligomeeriksi. Alayksikön muoto määrittää, mikä oligomeeri muodostuu. [1] [2] Jokaisella oligomeerillä on rajallinen määrä alayksiköitä ( stoikiometria ). Morfeiinit voivat olla vuorovaikutuksessa muotojen välillä fysiologisissa olosuhteissa ja voivat esiintyä eri oligomeerien tasapainona. Nämä oligomeerit ovat fysiologisesti merkityksellisiä eivätkä ole väärin laskostuneita proteiineja; tämä erottaa morfiinin prioneista ja amyloidista. Eri oligomeereillä on erilainen toiminnallisuus. Morfiinimuotojen keskinäinen muuntaminen voi olla allosteerisen säätelyn rakenteellinen perusta . [3] [4] Mutaatio , joka muuttaa normaalia morfeiinimuotojen tasapainoa, voi toimia konformaatiosairauden perustana. [5] Morfiinin ominaisuuksia voidaan käyttää lääkekehitykseen. [6] Kuution kuva (kuva 1) on morfeiinin tasapaino, joka sisältää kaksi erilaista monomeerimuotoa, jotka sanelevat tetrameeri- tai pentameerikokoonpanon. Ainoa morfeiinina toimiva proteiini on porfobilinogeenisyntaasi, [7] [8] vaikka kirjallisuudessa on ehdotuksia, että muut proteiinit voivat toimia morfeiinina (katso lisätietoja alla oletettujen morfeiinien taulukosta).
Konformaatioerot eri oligomeerien alayksiköiden välillä ja niihin liittyvät morfeiinin toiminnalliset erot toimivat lähtökohtana lääkekehitykselle. Proteiinin toiminta riippuu oligomeerisestä muodosta; siksi proteiinin toimintaa voidaan säädellä siirtämällä muotojen tasapainoa. Pienen molekyylipainon omaava yhdiste voi muuttaa tasapainoa estämällä tai edistämällä jonkin oligomeerin muodostumista. Tasapainoa voidaan siirtää pienellä molekyylillä, jolla on vallitseva sitoutumisaffiniteetti vain yhteen morfiinin vaihtoehtoiseen muotoon. Tämän vaikutusmekanismin omaava porfobilinogeenisyntaasin estäjä on dokumentoitu. [3]
Allosteerisen säätelyn morfiinimallilla on yhtäläisyyksiä ja eroja muihin malleihin verrattuna. [1] [4] [9] Allosteerisen säätelyn konsensusmalli (Monodin, Wymanin ja Changeuxin (MWC) malli) edellyttää, että kaikki alayksiköt ovat samassa konformaatiossa tai tilassa oligomeerissä, kuten morfeiinimalli. [10] [11] Kuitenkaan tämä malli eikä johdonmukainen malli (Koshland-, Nemethy- ja Filmer-malli) ota huomioon sitä, että proteiini voi dissosioitua muuntuakseen keskenään oligomeerien välillä. [10] [11] [12] [13]
Yleisesti uskotaan, että aminohapposekvenssillä on vain yksi fysiologisesti merkityksellinen (natiivi) kvaternaarinen rakenne; morfiini uhmaa tätä käsitystä. Morfeiinimalli ei vaadi suuria muutoksia perusproteiinilaskostuksessa. [1] Oligomeerien väliseen transformaatioon liittyvät konformaatioerot voivat olla samanlaisia kuin joidenkin proteiinien toiminnalle välttämättömät proteiiniliikkeet. [14] Morfeiinimalli korostaa konformaation joustavuuden merkitystä proteiinien toiminnalle ja tarjoaa mahdollisen selityksen proteiineille, joilla on ei -Michaelis-Menten-kinetiikka , hystereesi ja/tai proteiinipitoisuudesta riippuvainen spesifinen aktiivisuus. [9]
Termi "konformaatiosairaus" sisältää yleensä mutaatiot, jotka johtavat sellaisten proteiinien väärinlaskostumiseen, jotka aggregoivat sairauksia, kuten Alzheimerin ja Creutzfeldt-Jakobin tauteja. [15] Morfiinin löydön valossa tätä määritelmää voidaan kuitenkin laajentaa sisältämään mutaatiot, jotka muuttavat proteiinin vaihtoehtoisten oligomeerimuotojen tasapainoa. Esimerkki tällaisesta konformaatiosairaudesta on ALAD- porfyria , joka johtuu porfobilinogeenisyntaasin mutaatiosta, joka aiheuttaa muutoksen sen morfeiinitasapainossa. [5]
Morfeiinit ovat proteiineja , jotka voivat muodostaa kaksi tai useampia eri homo - oligomeeriä (morfeiinin muotoja), mutta niiden on hajottava ja muutettava muotoa muuntuakseen muotojen välillä. Vaihtoehtoinen muoto voi kokoontua toiseksi oligomeeriksi. Alayksikön muoto määrittää, mikä oligomeeri muodostuu. [1] [2] Jokaisella oligomeerillä on rajallinen määrä alayksiköitä ( stoikiometria ). Morfeiinit voivat olla vuorovaikutuksessa muotojen välillä fysiologisissa olosuhteissa ja voivat esiintyä eri oligomeerien tasapainona. Nämä oligomeerit ovat fysiologisesti merkityksellisiä eivätkä ole väärin laskostuneita proteiineja; tämä erottaa morfiinin prioneista ja amyloidista. Eri oligomeereillä on erilainen toiminnallisuus. Morfiinimuotojen keskinäinen muuntaminen voi olla allosteerisen säätelyn rakenteellinen perusta . [3] [4] Mutaatio , joka muuttaa morfiinimuotojen normaalia tasapainoa, voi olla konformaatiosairauden perusta. [5] Morfiinin ominaisuuksia voidaan käyttää lääkekehitykseen. [6] Kuution kuva (kuva 1) on morfeiinin tasapaino, joka sisältää kaksi erilaista monomeerimuotoa, jotka sanelevat tetrameeri- tai pentameerikokoonpanon. Ainoa morfeiinina toimiva proteiini on porfobilinogeenisyntaasi, [7] [8] vaikka kirjallisuudessa on ehdotuksia, että muut proteiinit voivat toimia morfeiinina (katso lisätietoja alla oletettujen morfeiinien taulukosta).
Proteiini | Tutki lajia | Koodi KF | CAS-numero | Vaihtoehtoiset oligomeerit | Vaikutus |
---|---|---|---|---|---|
Asetyyli-CoA-karboksylaasi-1 | Gallus domesticus | Koodi KF 6.4.1.2 | 9023-93-2 | inaktiivinen dimeeri, aktiivinen dimeeri, lisää [17] | Efektorimolekyylit vaikuttavat multimerisaatioon, [18] proteiinien moniin/yhteistoimintoihin. [17] |
α-asetyyligalaktosaminidaasi | Bos taurus | Koodi KF 4.3.2.2 | 9027-81-0 | inaktiivinen monomeeri, aktiivinen tetrameeri [19] | Substraatin sitoutuminen/vaihto vaikuttaa multimerisaatioon, [19] spesifiseen aktiivisuuteen proteiinipitoisuudesta riippuen, [20] eri kokoonpanoilla on erilaisia aktiivisuuksia, [20] konformaatioltaan erilaisia oligomeerimuotoja. [19] [20] |
Adenylosukkinaattilyaasi | Bacillus subtilis | Koodi KF 4.3.2.2 | 9027-81-0 | monomeeri, dimeeri, trimeeri, tetrameeri [21] | Mutaatiot muuttavat oligomeerien tasapainoa, [22] oligomeeririippuvaisia kineettisiä parametreja, [22] proteiinipitoisuudesta riippuvaa molekyylipainoa [22] . |
Aristolochen syntaasi | Penicillium roqueforti | Koodi KF 4.2.3.9 | 94185-89-4 | korkeamman asteen monomeeri [23] | Spesifinen aktiivisuus riippuu proteiinipitoisuudesta [24] |
L-asparaginaasi | Leptosphaeria michotii | Koodi KF 3.5.1.1 | 9015-68-3 | dimeeri, tetrameeri, inaktiivinen oktameeri [25] | Substraatin sitoutuminen/kierto vaikuttaa multimerisaatioon [26] |
Aspartokinaasi | Escherichia coli | CF-koodi 2.7.2.4 ja CF-koodi 1.1.1.3 | 9012-50-4 | monomeeri, dimeeri, tetrameeri [27] [28] | Useita/nivelproteiinitoimintoja, [29] Konformaatioltaan erilliset oligomeeriset muodot [28] |
ABCA1-kuljettajan ATPaasi | Homo sapiens | dimeeri, tetrameeri [30] | Substraatin sitoutuminen/kierto vaikuttaa multimerisaatioon. [kolmekymmentä] | ||
Biotiini - (asetyyli-CoA-karboksylaasi) holoentsyymisyntetaasiligaasi | Escherichia coli | Koodi KF 6.3.4.15 | 37340-95-7 | monomeeri, dimeeri [31] | Useat/nivelproteiinitoiminnot, [31] Eri kokoonpanoilla on erilaisia aktiviteetteja [32] |
Chorismat mutaz | Escherichia coli | Koodi KF 5.4.99.5 | 9068-30-8 | dimeeri, trimeeri, heksameeri | Konformaatioltaan erilliset oligomeeriset muodot [33] |
sitraattisyntaasi | Escherichia coli | Koodi KF 2.3.3.1 | 9027-96-7 | monomeeri, dimeeri, trimeeri, tetrameeri, pentameeri, heksameeri, dodekameeri [34] | Substraatin sitoutuminen/kierto vaikuttaa multimerisaatioon, [34] oligomeerien ominaiseen tasapainoon, [34] proteiinipitoisuudesta riippuvaiseen spesifiseen aktiivisuuteen, [34] pH-riippuvaiseen oligomeeriseen tasapainoon [34] |
Syanovirin-N | Nostoc ellipsosporum | 918555-82-5 | aluekytkentäinen monomeeri ja dimeeri [35] [36] | Sille on ominaista oligomeerien tasapaino, [37] [38] konformaatioltaan erilaiset oligomeeriset muodot [37] [38] | |
3-oksohappo-CoA-transferaasi | Sus scrofa domestica | Koodi KF 2.8.3.5 | 9027-43-4 | dimeeri, tetrameeri [39] | Kromatografisesti erotettavissa olevat oligomeerit, [39] Substraatti voi edullisesti stabiloida yhden muodon [39] |
Kystationiini beetasyntaasi | Homo sapiens | Koodi KF 4.2.1.22 | 9023-99-8 | useita muotoja dimeeristä 16-meeriseen [40] | Efektorimolekyylit vaikuttavat multimerisaatioon, [41] Mutaatiot siirtävät oligomeerien tasapainoa, [42] Eri kokoonpanoilla on eri aktiivisuus, [41] aiheuttaen sairauden mutaatioita paikoissa, jotka ovat kaukana aktiivisesta kohdasta. [43] |
D-aminohappooksidaasi | Koodi KF 1.4.3.3 | 9000-88-8 | monomeerit, dimeerit, korkeamman asteen oligomeerit [44] [45] | Oligomeeririippuvaiset kineettiset parametrit. [44] [45] | |
Dihydrolipoamididehydrogenaasi | Sus scrofa domestica | Koodi KF 1.8.1.4 | 9001-18-7 | monomeeri, kaksi erilaista dimeerimuotoa, tetrameeri [46] | Useita/nivelproteiinitoimintoja, [46] Eri kokoonpanoilla on erilaisia aktiivisuuksia, [46] pH-riippuvainen oligomeerinen tasapaino, [46] konformaatioltaan erilaisia oligomeerimuotoja. [47] [48] [49] |
Dopamiini-beeta-mono-oksigenaasi | Bos taurus | Koodi KF 1.14.17.1 | 9013-38-1 | dimeerit, tetrameerit [50] [51] [52] | Efektorimolekyylit vaikuttavat multimerisaatioon, [50] [51] [52] karakterisoitu oligomeeritasapaino, [50] [51] [52] oligomeeririippuvaiset kineettiset parametrit [50] [51] [52] |
Geranyyligeranyylipyrofosfaattisyntaasi / farnesyylitransferaasi | Homo sapiens | Koodi KF 2.5.1.29 | 9032-58-0 | heksameeri, oktameeri [53] [54] [55] | Efektorimolekyylit vaikuttavat multimerisaatioon [54] |
GDP-mannoosi-6-dehydrogenaasi | Pseudomonas aeruginosa | Koodi KF 1.1.1.132 | 37250-63-8 | trimeeri, 2 tetrameeriä ja heksameeri [56] [57] | Proteiinipitoisuudesta riippuva spesifinen aktiivisuus [58] kineettinen hystereesi [58] |
Glutamaattidehydrogenaasi | Bos taurus | Koodi KF 1.4.1.2 | 9001-46-1 | aktiiviset ja inaktiiviset korkeamman asteen heksameerit [59] | Efektorimolekyylit vaikuttavat multimerisaatioon, [60] luonnehtii oligomeerien tasapainoa [59] |
Glutamaattirasemaasi | Mycobacterium tuberculosis, Escherichia coli, Bacillus subtilis, Aquifex pyrophilus | Koodi KF 5.1.1.3 | 9024-08-02 | monomeeri, 2 dimeeriä, tetrameeri [61] [62] [63] [64] [65] | Useat/nivelproteiinitoiminnot, [66] [67] [68] Tyypillinen oligomeeritasapaino, [64] [65] Konformaatioltaan erilaiset oligomeeriset muodot [61] [62] [63] |
Glyseraldehydi-3-fosfaattidehydrogenaasi | Oryctolagus cuniculas, Sus scrofa domestica | Koodi KF 1.2.1.12 | 9001-50-7 | monomeeri, dimeeri, tetrameeri [69] Tyypillinen oligomeerien tasapaino, [70] Eri muodoilla on erilainen aktiivisuus [71] | |
Glyserolikinaasi | Escherichia coli | Koodi KF 2.7.1.30 | 9030-66-4 | monomeeri ja 2 tetrameeriä [72] [73] [74] | Luonnehdittu oligomeerinen tasapaino, [72] [73] [74] [75] konformaation perusteella erilliset oligomeerimuodot, [75] [76] domeenin liikkumista estävät efektoritoiminnot [76] |
HIV-integraasi | Ihmisen immuunikatovirus-1 | Koodi KF 2.7.7.- | monomeeri, dimeeri, tetrameeri, korkeampi kertaluokka. [77] [78] [79] | Effektorimolekyylit vaikuttavat multimerisaatioon, [80] Monien/proteiinien synergistiset toiminnot, [77] [78] [79] Eri kokoonpanoilla on eri aktiivisuus [79] [80] | |
HPr-kinaasi/fosfataasi | Bacillus subtilis, Lactobacillus casei, Mycoplasma pneumoniae, Staphylococcus xylosus | Koodi KF 2.7.1.- / Koodi KF 3.1.3.- | 9026-43-1 | monomeerit, dimeerit, trimeerit, heksameerit [81] [82] [83] [84] [85] [86] | Efektorimolekyylit vaikuttavat multimerisaatioon, [85] useiden/nivelproteiinien toimintoihin, [85] eri kokoonpanoilla on erilaisia aktiivisuuksia, [85] pH-riippuvainen oligomeerinen tasapaino [85] |
laktaattidehydrogenaasi | Bacillus stearothermophilus | Koodi KF 1.1.1.27 | 9001-60-9 | 2 dimeeriä, tetrameeri [87] [88] | Efektorimolekyylit vaikuttavat multimerisaatioon, [88] karakterisoitu oligomeeritasapaino, [88] proteiinipitoisuudesta riippuvainen spesifinen aktiivisuus, [88] mutaatiot siirtävät oligomeerien tasapainoa, [89] oligomeeririippuvaiset kineettiset parametrit, [88] konformaatioltaan erilaiset oligomeerimuodot [90 ] |
Pitkä proteaasi | Escherichia coli, Mycobacterium smegmatis | Koodi KF 3.4.21.53 | 79818-35-2 | monomeeri, dimeeri, trimeeri, tetrameeri [91] [92] | Efektorimolekyylit vaikuttavat multimerisaatioon, [91] [92] substraatin sitoutuminen/kierto vaikuttaa multimerisaatioon, [91] [92] spesifinen aktiivisuus riippuu proteiinipitoisuudesta, [93] kineettinen hystereesi [93] |
Mitokondriaalinen NAD(P) + omenaentsyymi/malaattidehydrogenaasi (oksaloasetaattidekarboksylaatio) (NADP+) | Homo sapiens | Koodi KF 1.1.1.40 | 9028-47-1 | monomeeri, 2 dimeeriä, tetrameeri [94] [95] | Efektorimolekyylit vaikuttavat multimerisaatioon, [94] Mutaatiot siirtävät oligomeerien tasapainoa, [96] Kineettinen hystereesi, [95] |
Peroksiredoksiinit | Salmonella typhimurium | Koodi KF 1.6.4.- & KF 1.11.1.15 | 207137-51-7 | 2 dimeeriä, dekameeria | Konformaatioltaan erilaiset oligomeeriset muodot, [97] Eri kokoonpanoilla on eri aktiivisuus [98] |
Fenyylialaniinihydroksylaasi | Homo sapiens | Koodi KF 1.14.16.1 | 9029-73-6 | korkea-aktiivinen tetrameeri, matala-aktiivinen tetrameeri. [99] | Substraatin sitoutuminen/kierto vaikuttaa multimerisaatioon, [100] [101] konformaatioltaan erillisiin oligomeerimuotoihin [102] [103] |
Fosfenolipyruvaattikarboksylaasi | Escherichia coli, Zea mays | Koodi KF 4.1.1.31 | 9067-77-0 | inaktiivinen dimeeri, aktiivinen tetrameeri [104] | Effektorimolekyylit vaikuttavat multimerisaatioon, oligomeerien ominaiseen tasapainoon, [104] kineettiseen hystereesiin, [104] konformaatioltaan erilaisiin oligomeerimuotoihin [105] . |
Fosfofruktokinaasi | Bacillus stearothermophilus, Thermus thermophilus | Koodi KF 2.7.1.11 | 9001-80-3 | inaktiivinen dimeeri, aktiivinen tetrameeri [104] [106] | Efektorimolekyylit vaikuttavat multimerisaatioon, [104] [106] Jolle on ominaista oligomeerien tasapaino [104] [106] |
Polyfenolioksidaasi | Agaricus bisporus, Malus domestica, Lactuca sativa L. | Koodi KF 1.10.3.1 | 9002-10-2 | monomeeri, trimeeri, tetrameeri, oktameeri, dodekameeri [107] [108] | Useat/nivelproteiinitoiminnot, [109] Substraatin sitoutuminen/kierto vaikuttaa multimerisaatioon, [110] Eri kokoonpanoilla on eri aktiivisuus, [111] Kineettinen hystereesi [110] |
Porfobilinogeenisyntaasi | Drosophila melanogaster, Danio rerio | Koodi KF 4.2.1.24 | 9036-37-7 | dimeeri, heksameeri, oktameeri [112] [113] | PBGS on morfiinin prototyyppi. [112] |
pyruvaattikinaasi | Homo sapiens | Koodi KF 2.7.1.40 | 9001-59-6 | aktiiviset ja inaktiiviset dimeerit, aktiivinen tetrameeri, monomeeri, trimeeri, pentameeri [114] [115] | Konformaatioltaan erilliset oligomeerimuodot [114] [115] |
Ribonukleaasi A | Bos taurus | Koodi KF 3.1.27.5 | 9901-99-4 | monomeeri, dimeeri, trimeeri, tetrameeri, heksameeri, korkeamman asteen pentameeri [116] [117] [118] [119] [120] | Proteiinien useat/niveltoiminnot, [121] [122] [123] Eri kokoonpanoilla on eri aktiivisuus, [121] [122] [123] Konformaatioltaan erilaisia oligomeerimuotoja [117] [119] [120] |
Ribonukleotidireduktaasi | Musiikki lihas | Koodi KF 1.17.4.1 | 9047-64-7 | tetrameeri, heksameeri [124] [125] [126] [127] | Efektorimolekyylit vaikuttavat multimerisaatioon. [127] |
S-adenosyyli-L-homokysteiinihydrolaasi | Dictyostelium discoideum | Koodi KF 3.3.1.1 | 9025-54-1 | tetrameeri jne. [128] [129] [130] | Efektorimolekyylit vaikuttavat multimerisaatioon. [128] |
Biologisesti hajoava treoniinidehydrataasi / treoniiniammoniakylaasi | Escherichia coli | Koodi KF 4.3.1.19 | 774231-81-1 | 2 monomeeriä, 2 tetrameeriä [131] [132] [133] | Efektorimolekyylit vaikuttavat multimerisaatioon. [133] Oligomeerien tyypillinen tasapaino, [131] [132] Eri kokoonpanoilla on eri aktiivisuus [131] [132] [133] |
β-tryptaasi | Homo sapiens | Koodi KF 3.4.21.59 | 97501-93-4 | aktiiviset ja inaktiiviset monomeerit, aktiiviset ja inaktiiviset tetrameerit [134] [135] [136] [137] [138] [139] [140] [141] [142] [143] | Proteiinipitoisuudesta riippuva spesifinen aktiivisuus [144] luonnehtii oligomeerien tasapainoa [144] |
tuumorinekroositekijä alfa | Homo sapiens | 94948-61-5 | monomeeri, dimeeri, trimeeri [145] [146] | Eri kokoonpanoilla on erilaisia toimintoja [147] | |
Urasiilifosforibosyylitransferaasi | Escherichia coli | Koodi KF 2.4.2.9 | 9030-24-4 | trimmeri, pentameeri [148] | Efektorimolekyylit vaikuttavat multimerisaatioon, [148] Substraatin sitoutuminen/kierto vaikuttaa multimerisaatioon, [148] Eri kokoonpanoilla on eri aktiivisuus [148] |
Entsyymit | |
---|---|
Toiminta | |
Säätö | |
Luokitus | |
Tyypit |
|